CN111068164A - 一种血管介入手术导丝旋转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种血管介入手术导丝旋转装置，用于对导丝进行精密的旋转，包括旋转模块和夹紧模块。旋转模块由低压伺服电机驱动齿轮组旋转，带动旋转台面转到所需的角度，齿轮组为外啮合齿轮，电机轴连接的齿轮为主动齿轮，与主动齿轮啮合的为从动齿轮。夹紧模块由电磁铁和连杆机构构成，电磁铁作为动力源，通电后带动连杆机构，连杆机构为等长交叉四连杆结构，电磁铁纵向移动时，主动连杆会带动夹紧连杆绕中点弧线运动，横向摆动最终夹紧导丝，该夹紧滚轮采用医用橡胶成对安装。夹紧模块上有导丝支撑块给放松的导丝起支撑作用，使放松的导丝与回转中心同轴。本导丝旋转装置通过上述机构可实现导丝1r/min的精密旋转。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种血管介入手术导丝旋转装置。
背景技术
血管类疾病是人类进入二十一世纪的头号重大疾病。采用微创的介入手术可成功的进行血管疏通、支架释放，解除病患痛苦。在手术过程中，血管介入医生需要完全暴露在射线下完成，长期工作严重威胁身体健康。同时由于血管介入手术，病况多样，在介入时一半需要医生根据经验试探性的进行操作，继而找到合适的处理方式，同时介入器械导丝和导管由医生手工操作进行旋转和前进后退，医生手部的微弱动作，稍有不慎，会对病人的血管壁造成损伤，依赖医生的经验。
采用微创辅助机器手术系统进行手术，可弥补人工手术的不足，如已经得到广泛应用的美国达芬奇手术机器人，可进行泌尿、腹腔、胸腔等手术，其配件繁多，但无法进行血管介入手术。美国Corpath和Hansen机器人可以在医生操纵下进行导管的操作，但需采用专用配套的导管导丝，且结构复杂，无法连续完成动作，同时导管的进给、旋转等，没有反馈等，无法满足医疗器械对安全性的要求。在整个过程中，对于导丝的操作尤为重要，如何精密的操作导丝的进退和旋转，是介入机器人中的重点。
发明内容
为满足临床上的上述应用和现有仪器的不足，本发明的目的是提供一种血管介入手术导丝旋转装置，用于对导丝进行精密的旋转。
本发明提供的一种对导丝进行旋转的结构装置，包括旋转模块和夹紧模块。
所述旋转模块由低压伺服电机驱动齿轮组旋转，带动旋转台面转到所需的角度，齿轮组为外啮合齿轮，电机轴连接的齿轮为主动齿轮，与主动齿轮啮合的为从动齿轮。
所述夹紧模块由电磁铁和连杆机构构成，电磁铁作为动力源，通电后带动连杆机构，连杆机构为等长交叉四连杆结构，电磁铁纵向移动时，主动连杆会带动夹紧连杆绕中点弧线运动，横向摆动最终夹紧导丝，该夹紧滚轮成对安装。
所述夹紧模块上有导丝支撑块给放松的导丝起支撑作用，使放松的导丝与回转中心同轴。
其中所述的电动滑环为导丝夹紧机构的电磁铁提供导电，电动滑环外圈固定内圈旋转，外圈上的电线连接外部控制按钮，内圈固定在旋转台上，内圈上的电线连接电磁铁，防止旋转过程中发生绕线问题。
本发明的优点是：滚轮同步夹紧，避免单侧夹紧；连杆交叉夹紧可以拉紧中间下榻的导丝，另外夹紧滚轮为两点接触，夹持距离加长，保证导丝旋转变形小；电磁铁控制电动夹紧，可远程操作，减少术者所受辐射，夹紧机构藏于翻转台面下方，保证夹紧机构不被污染，滚轮易于拆卸更换；旋转动力为低压伺服电机，保证旋转的精度要求。
附图说明
图1是本发明所涉及的一种血管介入手术导丝旋转装置结构示意图。
图2是本发明导丝夹紧机构示意图。
图3是本发明连杆夹紧分析示意图。
其中，1为低压伺服电机，2为电机安装座，3为主动齿轮，4为轴承安装座，5为安装基板，6为轴承，7为从动齿轮，8为导丝夹紧机构，9为导丝支撑块，10为旋转台面，11为导电滑环，12为导电滑环安装座，13为导丝，8-1为电磁铁，8-2为Y型接头，8-3为主动连杆，8-4为从动连杆，8-5为夹紧滚轮，8-6为连杆回转轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例为：所述导丝旋转装置包括低压伺服电机、传动齿轮组、导丝夹紧机构、导电滑环，其中导丝夹紧机构为电磁铁驱动连杆，连杆绕回转轴
转动，连杆带动4个滚轮同步向回转中心运动，实现导丝的夹紧操作。所述电机驱动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从齿轮与旋转台面用螺栓连接，从而带动夹紧机构和导丝旋转，实现导丝的转向功能。所述的导电滑环为电磁铁提供电线过渡。下面通过具体实施例，并结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的血管介入手术导丝旋转装置包括伺服电机1，电机安装座2，主动齿轮3，轴承安装座4，安装基板5，轴承6，从动齿轮7，导丝夹紧机构8，导丝支撑块9，旋转台面10，导电滑环11，导电滑环安装座12。其中电机安装座2通过螺栓安装在安装基板5上，伺服电机1安装在电机安装座2，主动齿轮3与伺服电机1直连，导丝夹紧机构8安装在旋转台面10上，所述旋转台面10和从动齿轮7、导电滑环11同轴连接，保证导丝旋转过程中不偏移，从动齿轮7通过轴承6安装在轴承安装座4上，导电滑环11安装在导电滑环安装座12上。从动齿轮为空心轴齿轮，导电滑环也为空心，导丝可从中心孔穿出，与前方的推进机构作用。
进一步的，伺服电机1提供动力带动主动齿轮3旋转，通过齿轮传动带动从动齿轮7旋转，从动齿轮7带动旋转台面10及以上的导丝夹紧机构8旋转，实现导丝的转向功能，进一步的所述导电滑环11内圈上的电线与导丝夹紧机构8的电磁铁连接，并未其提供导电，防止旋转过程中发生绕线问题。
如图2所示为导丝夹紧机构示意图，电磁铁8-1和回转轴8-6安装在前述旋转台面10上，且电磁铁和回转轴位于回转中性面上，回转轴8-6穿过两个从动连杆8-4的中心孔，4个夹紧滚轮8-5安装在连杆8-4的末端，电磁铁8-1通电后拉动Y型接头8-2后退，带动主动连杆8-3摆动，从动连杆8-4绕回转轴8-6向中心转动，从而带动从动连杆8-4上的夹紧滚轮8-5向中心运动实现导丝夹紧的动作。当电磁铁8-1断电时，在电磁铁自身弹簧的复位下，Y型接头8-2前进驱动从动连杆8-4向远离中心方向转动实现导丝的放松动作，导丝支撑块9给放松的导丝起支撑作用，使放松的导丝与回转中心同轴。
进一步的，旋转台面10在夹紧滚轮8-5的运动轨迹上加工有弧形的避让槽。
如图3所示为连杆夹紧分析，连杆AB、CD长度相等，且都绕中点O旋转，这样各点A、B、C、D均向中心线移动相等的位移，保证4个滚轮同步夹紧导丝。进一步的连杆AB、CD均绕中心转动，那么其末端端点的运动轨迹为弧形，夹紧机构打开状态下连杆OA在中心线上的投影长度OF小于夹紧状态投影长度OE，则夹紧过程将EG段之间处于放松状态下榻的导丝拉直，使旋转效果更加理想。
该机构的特点是在常规四连杆的基础上加长从动连杆，并使加长后的长度等于原连杆长度，这样保证前后滚轮连线平行于中心面，4个滚轮位移相等，实现前后成对的滚轮同步向导丝靠拢，保持左右的位移相等，导丝始终在工作时的轴线上。
其中的夹紧滚轮为弹性的医用橡胶，在夹紧最后，会对导丝进行挤压，形成形变，产生较大的摩擦力。
本发明的血管介入导丝旋转装置主要是为了把导丝换向以便顺利推进到病灶区域辅助术者完成介入手术，解决现有手术过程中医生遭受过多辐射等问题。本装置采用低压伺服电机及齿轮传动，可实现0.072°的精度控制，达到术者需求的转向角度，电动夹紧导丝可远程控制避免术者遭受辐射，导电滑环的配置避免旋转过程中绕线问题的发生。本装置结构紧凑，与介入导丝接触的零件易与拆卸清洗更换。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.本发明提供的一种血管介入手术导丝旋转装置，用于对导丝进行精密的旋转，包括旋转模块和夹紧模块。
2.所述旋转模块由低压伺服电机驱动齿轮组旋转，带动旋转台面转到所需的角度，齿轮组为外啮合齿轮，电机轴连接的齿轮为主动齿轮，与主动齿轮啮合的为从动齿轮。
3.所述夹紧模块由电磁铁和连杆机构构成，电磁铁作为动力源，通电后带动连杆机构，连杆机构为等长交叉四连杆结构，电磁铁纵向移动时，主动连杆会带动夹紧连杆绕中点弧线运动，横向摆动最终夹紧导丝，该夹紧滚轮成对安装。
4.所述夹紧模块上有导丝支撑块给放松的导丝起支撑作用，使放松的导丝与回转中心同轴。
5.目前市场上应用的导丝，如果采用搓丝形式只旋转导丝，那么切向运动1mm导丝就旋转近360°，对设备的精度要求极高。
6.本发明采用夹紧机构整体旋转的方式配合1:2的减速齿轮组，伺服电机转一圈，导丝旋转半圈，最终可以实现0.072°的精度控制。
7.根据权利要求1所述的一种血管介入手术导丝旋转装置，其特征在于，从动齿轮为空心轴齿轮，导丝可从中心孔穿出，与前方的推进机构作用。
8.根据权利要求1所述的一种血管介入手术导丝旋转装置，其特征在于，夹紧滚轮成对安装在等长交叉连杆上，等长连杆保证了前后滚轮连线平行于导丝回转中心同步向导丝靠拢，保持前后左右的4个滚轮位移一直相等，导丝始终被夹紧在工作时的轴线上。
9.根据权利要求1所述的一种血管介入手术导丝旋转装置，其特征在于，夹紧装置为连杆机构，夹紧时连杆绕连杆轴摆动，连杆端部安装的滚轮在回转中心上的投影朝远离连杆轴的方向运动，这样可以拉直前后滚轮间下榻的导丝，避免导丝松弛影响旋转效果。
10.根据权利要求1所述的一种血管介入手术导丝旋转装置，其特征在于，电动滑环为导丝夹紧机构的电磁铁提供导电，电动滑环外圈固定内圈旋转，外圈上的电线连接外部控制按钮，内圈固定在旋转台上，内圈上的电线连接电磁铁，防止旋转过程中发生绕线问题。
11.根据权利要求1所述的一种血管介入手术导丝旋转装置，其特征在于，夹紧滚轮为弹性的医用橡胶，在夹紧最后会对导丝进行挤压，形成形变，产生较大的摩擦力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A guide wire rotation device for vascular intervention surgery Granted publication date: 20230704 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: BLZ TECH. (WUHAN) SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980010621 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |